[發(fā)明專利]一種稀土摻雜亞磷酸錳無機熒光粉及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112011336B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設計）人: 蘇鉭;秉琦明;高旭文;洪洋宇;董韜文;秦銘浩
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C09K11/70
• 分類號: C09K11/70
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

本發(fā)明公開了一種稀土元素摻雜的亞磷酸錳無機熒光粉及其制備方法。該稀土元素摻雜的亞磷酸錳開放骨架材料的化學式為：(NH₄)₂[Mn₂(HPO₃)₃]:Ln(Tb_x,Eu_y,Ce_z)，Ln由Tb、Eu和Ce中的一種或多種組成，x、y、z分別為摻雜的Tb，Eu和Ce元素與(NH₄)₂[Mn₂(HPO₃)₃]的摩爾比，其允許值范圍皆為0.001至1.000。該稀土元素摻雜的亞磷酸錳無機熒光粉可被200至380納米的紫外光激發(fā)，并發(fā)射出380至760納米的可見光。本方法采用離子交換法，產物具有純度高、均勻性好等特點，且制備成本較低、方法簡單、過程綠色環(huán)保，易于大規(guī)模合成。本方法制備的稀土元素摻雜的亞磷酸錳無機熒光材料具有在紫外光激發(fā)下在多種熒光發(fā)光色域發(fā)光的能力，并可通過改變稀土元素的摻雜種類和比例來調節(jié)熒光發(fā)光性質以滿足實際需求。

技術領域

本發(fā)明屬于無機熒光材料制備技術領域，具體涉及稀土離子摻雜的亞磷酸錳無機熒光粉及其制備方法。

背景技術

發(fā)光材料的研究和應用由來已久，自從1993年基于氮化鎵(GaN)的藍色LED芯片技術突破以來，白光LED(Light Emitting Diode：發(fā)光二極管)被迅速推向市場。與傳統(tǒng)照明光源相比，白光LED由于有著高效、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、耐沖擊等優(yōu)異性能而被視為繼白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈之后第四代照明光源，并被廣泛應用于各種照明設施上，如交通指示燈、路燈、汽車燈、戶外顯示屏和廣告板等。

目前，商用白光LED照明的主流方案是采用藍光LED芯片涂覆黃光熒光粉，由黃光和藍光混合制造出白光LED。然而，由于器件的發(fā)光顏色隨驅動電壓和熒光粉涂層厚度等的變化而變化，因此在工業(yè)生產中要制造出基于該方法的性能穩(wěn)定的白光LED十分困難。同時，該方案由于發(fā)射光譜中缺少綠光和紅光成分，導致器件的顯色性較差，不適合室內照明，尤其如畫廊、居室和展覽館等場所。

為解決上述問題，人們提出了采用近紫外光InGaN芯片激發(fā)三基色熒光粉來實現白光熒光發(fā)射。由于近紫外光對肉眼不可見，這類白光LED的顏色便只由熒光粉決定。然而，使用多相熒光粉的混合來實現白光發(fā)光會面臨熒光粉混合物之間的二次熒光吸收和熒光粉的配比調控等問題，所制備的發(fā)光器件的流明效率和色彩還原性能會受到較大影響。因此，使用單一基質的白光熒光粉來實現白光發(fā)射具有重要的意義。

由于現有技術下的單一基質白光熒光粉具有品種少、性能不穩(wěn)定、制備過程復雜、價格昂貴等缺點，因此發(fā)明一種安全無毒，化學性質和熒光性能穩(wěn)定的單一基質白光熒光材料；以及成本低廉、工藝簡便，節(jié)能環(huán)保又易于工業(yè)化生產的制備方法是十分必要的。

發(fā)明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種具有可見光熒光發(fā)光性能的稀土離子摻雜亞磷酸錳無機熒光粉的制備方法。首先，通過溶劑熱或離子熱法合成基質亞磷酸錳開放骨架材料：(NH₄)₂[Mn₂(HPO₃)₃]，該材料形貌為淺粉色至深粉色的六方棱柱狀晶體；其次，通過使用含有鋱、銪或鈰元素中的一種或多種離子的水溶液對合成的(NH₄)₂[Mn₂(HPO₃)₃]亞磷酸錳開放骨架材料進行離子交換，獲得由鋱、銪、鈰等稀土離子摻雜的亞磷酸錳開放骨架材料。通過該方法制備的鋱、銪或鈰元素中的一種或多種摻雜的亞磷酸錳開放骨架材料為白色至淺灰白色的粉末，并具有在紫外光激發(fā)下發(fā)射白光、紅光、黃綠光及藍紫光的能力，其發(fā)光色坐標分別處于CIE1931標準色度坐標圖上的白光區(qū)、紅光區(qū)、黃綠光區(qū)，以及藍紫光區(qū)。

本發(fā)明通過如下具體技術方案實現：